腐蚀

什么是腐蚀？

腐蚀是一种电化学过程，当金属发生反应以形成比其纯元素状态更稳定的化合物时，将自然发生腐蚀。 在腐蚀过程中，金属和电解质之间的交界面处将发生很多电化学表面反应。 请参见电化学表面反应。

金属原子失去电子，成为可溶于电解质的离子。 金属失去电子的反应称为氧化 — 阳极反应就是一个示例。 以下反应显示了铁的氧化：

$Fe$ $F{e}^{2\text{+}}+2e^{\text{-}}$

电解质接受来自金属的电子并形成离子。 物质接受电子的反应称为还原 — 阴极反应就是一个示例。 以下反应显示了水的还原：

$2H_{2}O+2e^{\text{-}}$ $H_2+2O{H}^{\text{-}}$

腐蚀过程中产生的离子将形成化合物，这些化合物在大部分情况下可溶于电解质。 腐蚀速率取决于金属和电解质之间交界面处的电势下降。 总体而言，腐蚀会导致金属分解，削弱金属结构并缩短其使用寿命。

在下图中，铁 $Fe$ 在水 $H_{2}O$ 和氧气 $O_2$ 的作用下发生腐蚀，失去电子 $e^{\text{-}}$ ，形成铁离子 $F{e}^{2\text{+}}$ 。 水和氧气接受来自铁的电子，形成氢氧离子 $O{H}^{\text{-}}$ ：

防止腐蚀的一种方法是使用阴极保护。

什么是阴极保护？

阴极保护是一种防止金属腐蚀的过程，通过创建受保护金属将在其中形成阴极的电化学电池实现。

可采用几种方法来创建用于阴极保护的电化学电池，包括：

• 从电源主动给金属施加直流电流
• 使用牺牲阳极

使用牺牲阳极

将牺牲阳极用于阴极保护时，金属阳极将连接到需要保护的金属结构。 阳极由平衡电势大于金属结构的金属制成。 由于这些阳极的作用是保护金属，因此阳极附近的电解质电势大于金属结构附近的电解质电势。 这种电势差导致离子流从阳极流向金属结构。 阳极处产生离子和电子，离子流过电解质，而电子流过金属电路。 然后离子和电子在阴极处重新结合。 由于金属的导电率较高，因此金属电路的电势下降通常远远小于电解质的电势下降。

提供给金属结构的电流可以防止金属结构发生氧化。

要对阴极保护建模，按照电化学表面反应建模中的步骤操作。